摘要:研究采用鎂鋁層狀雙(氫)氧化物(MgAl-LDH)及其焙燒產(chǎn)物(MgAl-LDO)去除水溶液中的亞鐵氰離子([Fe(CN)?]4)。采用共沉淀法制備了不同CO?-、Cl-插層濃度的MgAl-LDH,并通過(guò)焙燒法制備了不同的MgAl-LDO。探究了LDH及LDO對(duì)[Fe(CN)?]?的吸附性能。結(jié)果表明:LDH具有較快的吸附速率,可在20 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)吸附平衡;LDO具有較高的吸附容量,最高為234.4 mg/g;在pH值為7~12時(shí),吸附劑對(duì)[Fe(CN)?]?-均有較好的吸附效果;在含有高濃度SO2及SCN-溶液中,吸附劑能實(shí)現(xiàn)[Fe(CN)?]4-的選擇性吸附。對(duì)反應(yīng)機(jī)理的分析表明:在LDH的插層陰離子中,只有Cl-能與[Fe(CN)?]?發(fā)生離子交換產(chǎn)生吸附效果,并生成Al[FeMg(CN)?];LDO對(duì)[Fe(CN)?]4的吸附作用源于其“記憶效應(yīng)”,LDH層間CO3-占比越高,相應(yīng)LDO的吸附容量越大。
關(guān)鍵詞:鎂鋁層狀雙(氫)氧化物;插層陰離子;亞鐵氰離子;選擇性;吸附機(jī)理;廢水處理中圖分類(lèi)號(hào):TD926.4文章編號(hào):1001-1277(2025)01-0100-08
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A doi:10.11792/hj20250116
引言
在氰化提金過(guò)程中,由于金礦石中存在大量黃鐵礦、磁黃鐵礦、砷黃鐵礦等伴生礦,氰化廢水中通常含有大量鐵氰離子1。氰化物具有極強(qiáng)的毒性,含氰廢水一旦進(jìn)入自然水體,便會(huì)對(duì)動(dòng)物及水生生物產(chǎn)生負(fù)面影響。因此,國(guó)標(biāo)對(duì)含氰廢水的排放有嚴(yán)格規(guī)定。GB 8978—1996 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,企業(yè)排放廢水中總氰化合物質(zhì)量濃度分別為0.5 mg/L(一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn))和1.0 mg/L(三級(jí)標(biāo)準(zhǔn))。
處理低濃度含氰廢水時(shí),深度氧化法和吸附法是常用的方法。許多學(xué)者將紫外光與臭氧[21、過(guò)氧化氫[3)、過(guò)硫酸鹽(4)等氧化劑聯(lián)用,并輔以TiO2(5)、沸石[2)等光催化劑降解鐵氰絡(luò)合物,可將總氰化合物質(zhì)量濃度降至0.2 mg/L以下。但是,由于紫外燈的發(fā)光效率低、能耗高、壽命及光程短等缺陷,使得其難以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。也有許多學(xué)者研究了活性炭、A120,6、黏土礦物[7、活化的赤泥[8、高爐污泥[9、針鐵礦[10等吸附劑對(duì)鐵氰離子的去除性能,但吸附容量均較低。近些年,有學(xué)者不斷提出新型吸附劑用于鐵氰離子的吸附去除。其中,CHEN等[11制備了一種新型季銨鹽功能化Zr\"金屬有機(jī)樹(shù)脂,成功去除了溶液中的亞鐵氰離子([Fe(CN),])。 ZHANG等2制備了一種季銨鹽功能化金屬有機(jī)骨架(MOFs)材料去除[Fe(CN)。],其去除率大于98%。這些新型吸附劑具有較高的吸附容量和較快的吸附速率,但往往制備流程復(fù)雜,仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)具有獨(dú)特層狀結(jié)構(gòu),組成板層的陽(yáng)離子可以被其他半徑相似的金屬離子所取代,層間的陰離子也可以與其他陰離子交換3。因此,LDHs具有靈活可調(diào)的空間結(jié)構(gòu)和陰離子交換能力。LDOs是LDHs的焙燒產(chǎn)物,其具有“記憶效應(yīng)”,在水溶液中可以吸附陰離子而恢復(fù)成原有的層狀結(jié)構(gòu)415。相比于LDHs,LDOs具有金屬溶解少、pH適應(yīng)范圍廣、吸附能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。近些年,隨著水處理技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)吸附材料成本高、選擇性低、再生復(fù)雜、循環(huán)利用性能低等缺點(diǎn)逐漸凸顯出來(lái),而LDHs和LDOs由于其可持續(xù)性、低成本,在重金屬陰離子的吸附方面具有極大優(yōu)勢(shì)6
本文采用共沉淀法制備了不同CI及CO插層濃度的MgAl—LDH,并以亞鐵氰化鉀為污染物,探究了吸附劑對(duì)溶液中[Fe(CN)。]的吸附性能,以及其焙燒產(chǎn)物MgAl—LDO對(duì)[Fe(CN)。]的吸附性能;確定了在高濃度SO及SCNˉ溶液中,吸附劑對(duì)[Fe(CN)。]的選擇性吸附。最后,探明了吸附劑的吸附機(jī)理。
1試驗(yàn)部分
1.1試驗(yàn)原料
氯化鎂(MgCl?·6H?O)、氯化鋁(AlCl?·6H?O)、碳酸鈉(Na?CO?)、氫氧化鈉(NaOH)、亞鐵氰化(K?[Fe(CN)?]·3H?O)、硫酸鈉(Na?SO?)、硫氰酸鈉(NaSCN)等分析純?cè)噭┚少?gòu)自國(guó)藥集團(tuán)。試驗(yàn)用水均為去離子水。
1.2吸附劑制備
MgAl-LDH制備:稱(chēng)取30.4 g MgCl?·6H?O和12.1g AlCl?·6H?O溶于200mL去離子水中,為溶液A;稱(chēng)取18.0g NaOH溶于200 mL去離子水中,為溶液B。將溶液A逐滴加入溶液B中,攪拌30 min,在90℃靜置8h后離心進(jìn)行固液分離,并將所得固體用去離子水洗滌至洗滌液呈中性。此后,所得固體在干燥箱中于90℃烘干,研磨,備用。
MgAl-CO3--LDH制備:稱(chēng)取18.0g NaOH與2.6g Na?CO?溶于200mL去離子水中,為溶液C。制備過(guò)程與MgAl-LDH制備相同,僅將溶液B替換為溶液C。
MgAl-LDO及MgAl-CO3--LDO制備:分別將MgAl-LDH及MgAl-CO3--LDH樣品在馬弗爐中于400℃焙燒3h。
1.3吸附試驗(yàn)
除特殊說(shuō)明外,以亞鐵氰化鉀為原料配制總氰根離子質(zhì)量濃度為100 mg/L的溶液進(jìn)行吸附試驗(yàn),現(xiàn)配現(xiàn)用。吸附試驗(yàn)在恒溫水浴振蕩器中進(jìn)行,吸附劑添加量為0.5g/L,反應(yīng)溫度為25℃,以0.1 mol/L稀鹽酸溶液和0.1 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH,pH計(jì)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程中的pH變化。
1.4分析方法
溶液中總氰根離子的測(cè)定采用硝酸銀滴定法。吸附試驗(yàn)后,溶液采用0.45μm濾膜過(guò)濾后取樣10mL進(jìn)行蒸餾操作。接收液以試銀靈為指示劑、硝酸銀溶液為滴定劑檢測(cè)溶液中亞鐵氰離子。采用D8 Advance X射線衍射儀(Bruker,XRD)分析吸附前后物料的物相;采用Nicolet iS10紅外光譜儀(Thermo Fisher)分析吸附前后物料的官能團(tuán);采用Escalab 250Xi光電子能譜儀(Thermo Fisher,XPS)分析物料表面元素價(jià)態(tài)分布。
2結(jié)果與討論
2.1吸附劑的表征
吸附劑的XRD譜圖見(jiàn)圖1。從圖1可以看出:無(wú)論在制備時(shí)是否添加碳酸鈉,反應(yīng)所制備樣品的XRD譜圖均與(Mg?833Alo.67)(OH)?(CO?)?.083(H?O)a?5相符合。但是,經(jīng)過(guò)對(duì)樣體d(003)的計(jì)算,可知MgAl-LDH的層間距為0.795 nm,MgAl-CO3--LDH的層間距為0.779 nm,二者均比碳酸鹽型LDH的層間距大,表明二者層間均含有Cl-作為插層陰離子,且MgAl-LDH層間的Cl-含量更高[17]。這是因?yàn)镃O3的插層能力強(qiáng)于Cl-,當(dāng)初始?jí)A溶液中不含有CO3-時(shí),溶液會(huì)吸收空氣中的CO?形成碳酸鹽插層的LDH,然而吸收的CO?濃度有限,層中還有部分Cl-作為插層陰離子。當(dāng)初始溶液中含有CO3-時(shí),層中插層的Cl-濃度隨之減少,層間距也變小。2種LDH經(jīng)400℃焙燒3h后,主要物相均為MgO和Al?O?。此外,焙燒后的樣品中還含有原本LDH的特征峰(003)、(006)和(012),且MgAl-LDO更為明顯,這是由于插層中的Cl-在焙燒后仍然存在于樣品中,保留了部分LDH的結(jié)構(gòu)。
2.2吸附性能
2.2.1吸附容量
不同條件下制備的吸附劑對(duì)亞鐵氰離子的吸附效果見(jiàn)圖2。從圖2可以看出:未焙燒過(guò)的LDH對(duì)亞鐵氰離子的吸附速度較快,可在20 min內(nèi)達(dá)到吸附平衡;而焙燒過(guò)的LDO具有較高的吸附容量,但其吸附速率較慢。這與許多文獻(xiàn)中的描述類(lèi)似,LDH作為吸附劑的一大優(yōu)勢(shì)就是吸附速度快[18]。而LDO由于焙燒破壞了水滑石原有的層狀結(jié)構(gòu),其因“記憶效應(yīng)”再吸附污染物并逐漸恢復(fù)層狀結(jié)構(gòu)的速度相對(duì)緩慢[19]。此外,對(duì)于2種LDH,制備時(shí)溶液中不加入碳酸鈉的MgAl-LDH吸附容量較大,為67.4 mg/g;而加入碳酸鈉的MgAl-CO?-LDH吸附容量較小,為28.8 mg/g。焙燒后所得吸附劑的情形相反,MgAl-CO3--LDO的吸附容量最高為154.8 mg/g。這是由于MgAl-CO3--LDH中插層的CO3-比例較高,而CO3-在層間比較穩(wěn)定,不易于亞鐵氰離子交換,因此吸附效果較弱;而正是由于CO3-比例較高,才使得焙燒過(guò)的LDO能夠吸附大量的亞鐵氰離子以恢復(fù)原本的層狀結(jié)構(gòu),獲得較高的吸附容量。
2.2.2吸附動(dòng)力學(xué)
對(duì)吸附過(guò)程中的數(shù)據(jù)按式(1)和式(2)分別進(jìn)行了擬一級(jí)和擬二級(jí)模型擬合,擬合參數(shù)見(jiàn)表1。從表1可以看出:2種模型都能較好地?cái)M合試驗(yàn)數(shù)據(jù),但擬二級(jí)模型(見(jiàn)圖2)更加吻合,這表明化學(xué)吸附過(guò)程決定了亞鐵氰離子的吸附速率[20]。
式中:q,為反應(yīng)過(guò)程中的總氰根離子吸附量(mg/g);qe和q?為2種模型理論吸附量(mg/g);k?和k?分別為2種模型的速率常數(shù)(min-1)和(g/mg/min);t為反應(yīng)時(shí)間(min)。
2.2.3吸附等溫線
吸附劑對(duì)溶液中總氰根離子的吸附等溫線見(jiàn)圖3,分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了Langmuir模型(見(jiàn)式(3))和Freundlich模型(見(jiàn)式(4))擬合,擬合參數(shù)見(jiàn)表2。從擬合結(jié)果來(lái)看,相比于Langmuir模型,F(xiàn)reundlich模型(見(jiàn)圖3)擬合更好,且1/np均小于1,表明吸附很容易發(fā)生[21]。此外,F(xiàn)reundlich模型預(yù)測(cè)MgAl-LDH、MgAl-CO3--LDH、MgAl-LDO、MgAl-CO3--LDO4種吸附劑的最大吸附容量分別為124.0 mg/g、32.86 mg/g、134.23 mg/g及234.4 mg/g。
式中:p。為平衡時(shí)溶液中總氰根離子質(zhì)量濃度(mg/L);K?為L(zhǎng)angmuir常數(shù)(L/mg);q為理論吸附量(mg/g);po為初始總氰根離子質(zhì)量濃度(mg/L);Kp和np為Freundlich常數(shù)((mg/g)/(mg/L)\")。
2.2.4初始pH的影響
溶液初始pH對(duì)吸附劑的表面電荷有顯著影響,可以控制吸附劑與吸附質(zhì)之間的靜電相互作用。初始pH對(duì)吸附反應(yīng)的影響見(jiàn)圖4。從圖4-a)可以看出:在試驗(yàn)pH范圍內(nèi),隨著溶液初始pH的逐漸升高,2種吸附劑的吸附容量變化不大,只有微小的上下浮動(dòng),表明初始pH不影響吸附劑對(duì)溶液中亞鐵氰離子的吸附過(guò)程。反應(yīng)后溶液的pH均有所上升,MgAl-CO3--LDO吸附后溶液pH值均為12左右。從pH移位法測(cè)得的2種吸附劑的零電荷點(diǎn)(見(jiàn)圖4-b))可以看出:MgAl-LDH和MgAl-CO?-LDO的零電荷點(diǎn)(pHpzc)分別為9.40和12.87。對(duì)于MgAl-CO3--LDO來(lái)說(shuō),試驗(yàn)pH均小于其零電荷點(diǎn),表明其在試驗(yàn)過(guò)程中表面均攜帶正電荷,這有利于亞鐵氰離子與吸附劑之間的靜電作用;對(duì)于MgAl-LDH來(lái)說(shuō),隨著試驗(yàn)pH的升高,其表面先攜帶正電荷再攜帶負(fù)電荷,亞鐵氰離子與吸附劑之間的靜電作用從相互吸引逐漸變?yōu)橄嗷ヅ懦?。然而?種吸附劑的吸附效果均與初始pH無(wú)關(guān),表明吸附機(jī)理不是吸附劑和亞鐵氰離子間的靜電作用。
2.2.5共存離子的影響
工業(yè)含氰廢水往往含有較高濃度的SO2及SCN-,還含有部分Cl-,因此檢驗(yàn)吸附材料在高無(wú)機(jī)鹽濃度溶液中的吸附性能具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。共存離子質(zhì)量濃度對(duì)吸附容量的影響見(jiàn)圖5。從圖5可以看出:隨著雜質(zhì)離子質(zhì)量濃度的增加,2種吸附劑的吸附容量均有所降低,但由于MgAl-CO3-LDO本身具有較好的吸附性能,在SCN-質(zhì)量濃度為10g/L時(shí),其吸附容量仍然達(dá)70 mg/g。Cl-、SO2及SCN-對(duì)2種吸附劑吸附性能的影響程度為SCN-gt;SO2-gt;Cl-。其中,SO2-比Cl-更容易插層進(jìn)入LDH中,這與文獻(xiàn)[22]研究結(jié)果一致。試驗(yàn)結(jié)果還表明,SCN-插層的離子交換常數(shù)大于SO2。MgAl-CO3--LDO添加量對(duì)亞鐵氰離子吸附率的影響見(jiàn)圖6。從圖6可以看出:當(dāng)溶液中只有亞鐵氰離子,吸附劑添加量為2 g/L時(shí),可實(shí)現(xiàn)溶液中亞鐵氰離子的完全吸附;當(dāng)溶液中含有10 g/L SO2-或SCN-,吸附劑添加量為8g/L時(shí),亞鐵氰離子吸附率分別為87%及90%;當(dāng)溶液中同時(shí)含有10 g/L SO2-、SCN-,吸附劑添加量為8g/L時(shí),亞鐵氰離子吸附率為50%。這表明,在高濃度鹽溶液中,MgAl-CO?--LDO仍然能夠?qū)崿F(xiàn)亞鐵氰離子的選擇性吸附。
2.3吸附機(jī)理分析
2.3.1 XRD分析
4種吸附劑吸附亞鐵氰離子后的XRD譜圖見(jiàn)圖7。從圖7可以看出:MgAl-CO3-LDH-[Fe(CN)?]?的XRD譜圖基本不變,維持原有的LDH結(jié)構(gòu)。d(003)由0.779 nm降至0.773 nm,層間距的變化說(shuō)明[Fe(CN)?]?-進(jìn)入了MgAl-CO3-LDH層中間,可能是由于[Fe(CN)?]?與MgAl-CO3--LDH中殘余的少量Cl-發(fā)生了離子交換,這與MgAl-CO3-LDH微弱的吸附效果相吻合[23]。MgAl-LDH在原有11.15°處的LDH特征峰強(qiáng)度有所減弱,在20為7.89°、15.81°處增加了2個(gè)屬于Al[FeMg(CN)?]的特征峰。該物質(zhì)為Mga?41Alo?s?(OH)?(Fe(CN)?)?.067(CO?)?00(H?O)1.05,其結(jié)構(gòu)與LDH類(lèi)似,d(003)為1.118 nm[24-25]。在23.80°、34.51°、38.91°、60.50°及61.21°處的峰強(qiáng)度有所增加,這是由于這些位置也是Al[FeMg(CN)?]特征峰的所在處。MgAl-LDO和MgAl-CO3--LDO在吸附[Fe(CN)?]?后,由于“記憶效應(yīng)”,均從原本的混合鎂鋁氧化物恢復(fù)了LDH的結(jié)構(gòu),并在11.15°、22.41°及33.78°處出現(xiàn)了LDH的特征峰。同時(shí),在7.89°、15.81°處出現(xiàn)了屬于Al[FeMg(CN)?]的特征峰。Al[FeMg(CN)?]的生成表明,[Fe(CN)?]4進(jìn)入了LDO的層間。
2.3.2紅外光譜分析
LDH和LDO吸附前后的紅外光譜圖見(jiàn)圖8。從圖8可以看出:在3476 cm?1的寬不對(duì)稱(chēng)峰是0—H的伸縮振動(dòng)峰,屬于樣品的層間或表面吸附的水分子振動(dòng)。1643 cm1的峰為水分子的彎曲振動(dòng)[26]。500~1000cm?1的峰為金屬氧化物中M—0、0—M—0或M—0—M(M為Al、Mg)的晶格振動(dòng)峰[20]。LDH在1384 cm?1的峰為C=0(或CO3)的特征峰[27]。焙燒后的LDO中CO3-的特征峰由1383cm-1移至1437 cm?1,吸附[Fe(CN)?]4后又變?yōu)?383 cm?1,這可能是由于經(jīng)過(guò)焙燒后的LDO中含有的CO3減少,重新進(jìn)入水溶液后,吸附了部分水溶液中溶解的CO?,使得吸附后的樣品中C=0特征峰強(qiáng)度增強(qiáng)。此外,在原有吸收峰的基礎(chǔ)上,吸附[Fe(CN)?]4-后的吸附劑均在2037 cm-1處增加了新的吸收峰。從K?[Fe(CN)?]·3H?O的紅外光譜圖上看,該峰是C=N的特征峰。其中,MgAl-CO3-LDH-[Fe(CN)?]4在此處的峰較弱,表明其對(duì)[Fe(CN)?]?也具有吸附作用,與XRD分析中層間距的改變相符合。
2.3.3 XPS分析
MgAl-LDH及MgAl-CO3--LDO吸附前后的XPS譜圖見(jiàn)圖9。
從全譜圖(見(jiàn)圖9-a))可以看出:MgAl-LDH及MgAl-CO3--LDO的表面均含有Mg、Al、C、0及Cl。MgAl-LDH中Cl元素的峰更加明顯,這是由于其插層中Cl-含量更高,與XRD層間距分析結(jié)果相符。吸附后的譜圖增加了Fe及N的吸收峰,表明[Fe(CN)?]4被成功吸附到吸附劑上。從吸附后樣品表面Fe元素的精細(xì)譜圖(見(jiàn)圖9-b))可以看出:Fe 2p,?和Fe 2p?2間距分別為12.80 eV和12.76 eV。文獻(xiàn)[28]指出,[Fe(CN)?]3-的Fe 2p軌道間距為12.80 eV,[Fe(CN)?]的軌道間距為13.50 eV,這表明在吸附劑表面的鐵以[Fe(CN)?]3-形式存在,這是由于[Fe(CN)?]4-在空氣中易被氧化為[Fe(CN)?]3-。從吸附前后Cl元素的精細(xì)譜圖(見(jiàn)圖9-c))可以看出:吸附前的吸附劑表面均具有Cl元素,且MgAl-LDH中Cl元素的譜形更加清晰,表明其含有的Cl元素更多。吸附后樣品表面Cl元素的峰幾乎消失,表明在吸附過(guò)程中吸附劑中所有的Cl-均與亞鐵氰離子進(jìn)行了交換,即吸附劑以離子交換的方式對(duì)亞鐵氰離子進(jìn)行吸附。從吸附前后吸附劑表面C元素的精細(xì)譜圖(見(jiàn)圖9-d))可以看出:286.0 eV左右的峰為CO3的特征峰[17]。MgAl-LDH表面有此峰是制備時(shí)溶液中CO?插入層間導(dǎo)致的,吸附后的吸附劑表面仍有此峰,表明CO3不與[Fe(CN)?]-發(fā)生離子交換。焙燒后的吸附劑MgAl-CO3--LDO表面無(wú)此峰,表明焙燒過(guò)程中,層間的CO3-已全部以CO?形式揮發(fā)。吸附后的吸附劑表面又檢測(cè)出CO2-的特征峰,表明溶液中的CO?又重新插入LDH層間。由此可知,MgAl-LDH對(duì)[Fe(CN)?]?-的吸附機(jī)理為層間Cl-與[Fe(CN)?]?的相互交換,MgAl-CO--LDO的吸附機(jī)理則基于其“記憶效應(yīng)”。
3結(jié)論
本文開(kāi)展了MgAl-LDH的制備及其焙燒產(chǎn)物L(fēng)DO對(duì)溶液中[Fe(CN)?]?-吸附性能的研究,得出以下結(jié)論:
1)研究制備的MgAl-LDH、MgAl-CO3--LDH、MgAl-LDO、MgAl-CO3-LDO 4種吸附劑的最大吸附容量分別為124.0 mg/g、32.86 mg/g、134.23 mg/g及234.4 mg/g。
2)吸附過(guò)程的動(dòng)力學(xué)與Freundlich模型較為符合,為化學(xué)吸附過(guò)程。
3)常見(jiàn)雜質(zhì)離子對(duì)吸附劑吸附性能的影響順序?yàn)镾CN?gt;SO?2-gt;Cl-。
4)LDH層間的Cl-可與[Fe(CN)?]4-發(fā)生離子交換生成Al[FeMg(CN)?],LDO由于“記憶效應(yīng)”可吸附[Fe(CN)?]?-生成Al[FeMg(CN)?]。
5)研究重點(diǎn)探究了高鹽水溶液中[Fe(CN)?]4的去除性能,可為含氰廢水的處理提供參考。
[參考文獻(xiàn)]
[1]ANNING C,WANG JX,CHEN P,et al.Determination and detoxifi-cation of cyanide in gold mine tailings:A review[J].Waste Manage-ment and Research,2019,37(11):1117-1126.
[2]HANELA S,DURANJ,JACOBO S.Removal of iron-cyanide complexes from wastewaters by combined UV-ozone and modified zeolite treatment[J].Jourmal of Environmental Chemical Engineering,2015,3(3):1794-1801.
[3]OZCAN E,GOK Z,YEL E.Photo/photochemical oxidation of cyanide and metal-cyanide complexes:Ultraviolet A versus ultraviolet C[J].Environmental Technology,2012,33(16):1913-1925.
[4]IBARGUEN-LOPEZ H,LOPEZ-BALANTA B,BETANCOURT-BUITRAGO L,et al.Degradation of hexacyanoferrate(Ⅲ)ion by the coupling of the ultraviolet light and the activation of persulfate at basic pH[J].Jourmal of Environmental Chemical Engineering,2021,9(5):106233.
[5]VAN GREKEN R,AGUADO J,LOPFZ-MUNOZ M J,et al.Photocatalytic degradation of iron-cyanocomplexes by TiO?based catalysts[J].Applied Catalysis B:Environmental,2004,55(3):201-211.
[6]BUSHEYJT,DZOMBAK DA.Ferrocyanide adsorption on aluminum oxides[J].Journal of Colloid and Interface Science,2004,272(1):46-51.
[7]KANG DH,SCHWABAP,JOHNSTON CT,et al.Adsorption of iron cyanide complexes onto clay minerals,manganese oxide,and soil[J].Journal of Environmental Science and Health,Part A,2010,45(11):1391-1396.
[8]DEIHIMIN,IRANNAJAD M,REZAI B.Equilibrium and kinetic studies of ferricyanide adsorption from aqueous solution by activa-ted red mud[J].Journal of Environmental Management,2018,227:277-285.
[9]RENNERTT,MANSFELDT T.Sorption and desorption of iron-cyanide complexes in deposited blast furnace sludge[J].Water Research,2002,36(19):4877-4883.
[10]RENNERT T,MANSFELDT T.Sorption of iron-cyanide complexes on goethite in the presence of sulfate and desorption with phosphate and chloride[J].Journal of Environmental Quality,2002,31(3):745-751.
[11]CHEN MH,LISL,JIN C,et al.Removal of metal-cyanide complexes and recovery of Pt(Ⅱ)and Pd(Ⅱ)from wastewater using an alkali-tolerant metal-organic resin[J].Journal of"Hazardous Materials,2021,406:124315.
[12]ZHANG Q,CHEN MH,ZHONGLJ,et al.Highly effective removal of metal cyanide complexes and recovery of palladium using quater-nary-ammonium-functionalized MOFs[J].Molecules,2018,23(8):2086.
[13]FENG X,LONG R,WANG L,et al.A review on heavy metal ions adsorption from water by layered double hydroxide and its compo-sites[J].Separation and Purification Technology,2022,284:120099
[14]WU H,LIUXZ,WEN J,et al.Rare-earth oxides modified Mg-Al layered double oxides for the enhanced adsorption-photocatalytic activity[J].Colloids and Surfaces A-Physicochemical and Engi-neering Aspects,2021,610:125933.
[15]XIE ZH,HE CS,PEI DN,et al.Efficient degradation of micropol-lutants in CoCaAl-LDO/peracetic acid(PAA)system:An organic radical dominant degradation process[J].Journal of Hazardous Materials,2023,452:131286.
[16]DONGYC,KONGXR,LUOXS,et al.Adsorptive removal of heavy metal anions from water by layered double hydroxide:A review[J].Chemosphere,2022,303:134685.
[17]HUANGPP,CAOCY,WEI F,et al.MgAl layered double hydroxides with chloride and carbonate ions as interlayer anions for removal of arsenic and fluoride ions in water[J].RSC Advances,2015,5(14):10412-10417.
[18]CHEN Y,GEORGI A,ZHANGWY,et al.Mechanistic insights into fast adsorption of perfluoroalkyl substances on carbonate-layered double hydroxides[J].Journal of Hazardous Materials,2021,408:124815.
[19]LIYJ,GAOBY,WU T,et al.Adsorption kinetics for removal of thiocyanate from aqueous solution by calcined hydrotalcite[J].Colloids and Surfaces A-Physicochemical and Engineering Aspects,2008,325(12):38-43.
[20]NGUYEN TH,TRANHN,NGUYENTV,et al.Single-step removal of arsenite ions from water through oxidation-coupled adsorption using Mn/Mg/Fe layered double hydroxide as catalyst and adsor-bent[J].Chemosphere,2022,295:133370.
[21]WANGXY,WULJ,HUANGYC,et al.Efficient removal and selective recovery of phosphorus by calcined La-doped layered double hydroxides[J].Journal of Water Process Engineering,2022,47:102722.
[22]ABDELLAOUI K,PAVLOVICI,BOUHENT M,et al.A comparative study of the amaranth azo dye adsorption/desorption from aqueous solutions by layered double hydroxides[J].Applied Clay Science,2017,143:142-150.
[23]ZHOU YH,LIU Z,BOAX,et al.Simultaneous removal of cationic and anionic heavy metal contaminants from electroplating effluent by hydrotalcite adsorbent with disulfide(S2-)intercalation[J].Journal of Hazardous Materials,2020,382:121111.
[24]MIYATA S,HIROSE T.Adsorption of N?,O?,CO?and H?on hydro-talcite-like system:Mg2+-Al3+-Fe(CN)?[J].Clays and Clay Minerals,1978,26(6):441-447.
[25]FROST RL,MUSUMECIA W,BOUZAID J,et al.Intercalation of hydrotalcites with hexacyanoferrate(Ⅱ)and(Ⅲ)-a thermo-Raman spectroscopic study[J].Journal of Solid State Chemistry,2005,178(6):1940-1948.
[26]YANG K,YAN LG,YANGYM,et al.Adsorptive removal of phos-phate by Mg-Al and Zn-Al layered double hydroxides:Kinetics,isotherms and mechanisms[J].Separation and Purification
Technology,2014,124:36-42.
[27]MENG ZL,F(xiàn)AN JX,CUIXY,et al.Removal of perchlorate from aqueous solution using quatermary ammonium modified magnetic Mg/Al-layered double hydroxide[J].Colloids and Surfaces A-Physico-chemical and Engineering Aspects,2022,647:129111.
[28]OKU M.Kinetics of photoreduction of Fe(Ⅲ)in solid solution K?(Fe,M)(CN)?(where M is Cr,Co)during XPS measure-ment[J].Joumal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena,1994,67(3):401-407.
Study on the adsorption performance of MgAl layered double(hydro)oxides for ferrocyanide ions
Wang Xiaoge1,Wu Bing2,Li Binchuan1,Liu Yafang3,Chen Jianshe',Meng Weifen3,Han Qing'
(1.School of Metallurgy,Northeastern University;2.Sanmenxia Polytechnic;3.Sanmenxia Nonferrous Metals Technology Development Center)
Abstract:This study investigates the removal of ferrocyanide ions([Fe(CN)?]?)from aqueous solutions using MgAl layered double(hydro)oxides(MgAl-LDH)and their roasting products(MgAl-LDO).MgAl-LDH with different concentrations of CO3and Cl-intercalates were synthesized by co-precipitation,and various MgAl-LDO were prepared by roasting.The adsorption performance of LDH and LDO for[Fe(CN)?]?was explored.The results show that LDH exhibits a rapid adsorption rate,achieving equilibrium within 20 min.LDO has a higher adsorption capacity,reaching a maximum of 234.4 mg/g.The adsorption is effective at pH values between 7 and 12.The adsorbent also demonstrates selective adsorption of[Fe(CN)?]?in solutions containing high concentrations of SO2and SCN-.Mechanism analysis indicates that in LDH intercalated anions,only Cl-can exchange with[Fe(CN)?]?-,leading to adsorption and forming Al[FeMg(CN)?].The adsorption of[Fe(CN)?]?by LDO is attributed to its\"memory effect\"with higher CO2content in LDH layers corresponding to greater adsorption capacity of LDO.
Keywords:MgAl layered double(hydro)oxides;intercalated anion;ferrocyanide ion;selectivity;adsorption"echanism;wastewater treatment